carbure de silicium noir pour creuset

Le carbure de silicium (SiC) est largement utilisé dans la fabrication de  creusets  en raison de ses propriétés thermiques, mécaniques et chimiques exceptionnelles. Les creusets en SiC sont particulièrement appréciés pour les applications à haute température, telles que  la fusion des métaux, la croissance cristalline (par exemple, les lingots de silicium) et le traitement chimique . Vous trouverez ci-dessous une présentation détaillée des creusets en SiC, incluant leurs avantages, leurs types, leurs méthodes de fabrication et leurs applications.

1. Pourquoi utiliser du carbure de silicium pour les creusets ?

Propriétés clés des creusets en SiC :

• Conductivité thermique élevée  (~120 W/m·K) – Assure un chauffage uniforme et un transfert de chaleur efficace.

• Excellente résistance aux chocs thermiques  – Peut supporter des changements de température rapides sans se fissurer.

• Point de fusion élevé  (~ 2 700 °C) – Convient aux processus à température extrême.

• Inertie chimique  – Résiste à la corrosion causée par les métaux en fusion (par exemple, l’aluminium, le cuivre, le zinc) et les environnements acides/alcalins.

• Résistance mécanique  – La dureté (~9,5 Mohs) et la rigidité empêchent la déformation sous charge.

• Longue durée de vie  – Plus durable que les creusets en graphite ou en argile-graphite dans de nombreuses applications.

2. Types de creusets en SiC

(A) Creusets en SiC fritté (SSiC)

• Fabriqué par  frittage sans pression  ou  pressage à chaud  de poudre de SiC de haute pureté.

• Avantages : Haute densité, résistance mécanique supérieure et excellente conductivité thermique.

• Applications : Croissance de cristaux semi-conducteurs (par exemple, monocristaux de silicium), fusion de métaux de haute pureté.

(B) Creusets en SiC lié par réaction (RB-SiC)

• Produit par infiltration d’une préforme de carbone poreux avec du silicium fondu, formant du SiC par réaction.

• Avantages : Coût inférieur au SSiC, bonne résistance aux chocs thermiques.

• Inconvénients : Contient du silicium libre (~8-15%), réduisant la résistance chimique dans certains environnements.

• Applications : Fusion de métaux non ferreux (par exemple, aluminium, laiton).

(C) Creusets en SiC liés à l’argile

• Fabriqué en mélangeant des grains de SiC avec des liants d’argile et en les faisant cuire.

• Avantages : Moins cher, plus facile à fabriquer.

• Inconvénients : Conductivité thermique et résistance inférieures par rapport au SiC pur.

• Applications : Fonderies pour la fusion de métaux non ferreux.

3. Procédé de fabrication des creusets en SiC

1. Préparation de la poudre : Une poudre de SiC de haute pureté est sélectionnée (généralement α-SiC pour le frittage).

2. Formation :

   • Pressage isostatique  (pour SSiC) ou  coulée en barbotine  (pour RB-SiC).

   • Pour les creusets en argile liée, on utilise le pressage ou l’extrusion traditionnel.

3. Frittage/Liaison par réaction :

   • SSiC : Fritté à ~2 000°C sous atmosphère inerte.

   • RB-SiC : Chauffé à ~1 600°C au contact du silicium.

4. Usinage et finition : Rectification aux dimensions précises.

5. Contrôle qualité : Test de densité, de porosité et de résistance aux chocs thermiques.

4. Applications des creusets en SiC

5. Comparaison avec d’autres matériaux de creuset

→ Le SiC est préféré lorsque la résistance élevée aux chocs thermiques et la durabilité sont essentielles.